Tuzilishi va ishlashiga kirishYupqa plyonkali lityum niobat elektro optik modulyatori
An elektro-optik modulyatoryupqa plyonkali lityum niobatning turli tuzilmalari, to'lqin uzunliklari va platformalariga asoslangan va turli xil turlarining keng qamrovli ishlash taqqoslashiga asoslangan.EOM modulyatorlari, shuningdek, tadqiqot va qo'llanilishi tahliliyupqa plyonkali lityum niobat modulyatorlariboshqa sohalarda.
1. Rezonanssiz bo'shliq yupqa plyonkali lityum niobat modulyatori
Ushbu turdagi modulyator lityum niobat kristalining ajoyib elektro-optik ta'siriga asoslangan va yuqori tezlikdagi va uzoq masofali optik aloqaga erishish uchun asosiy qurilma hisoblanadi. Uchta asosiy tuzilma mavjud:
1.1 Sayohat to'lqinli elektrod MZI modulyatori: Bu eng odatiy dizayn. Garvard universitetidagi Lon č ar tadqiqot guruhi birinchi marta 2018-yilda yuqori samarali versiyaga erishdi, keyinchalik kvarts substratlariga asoslangan sig'imli yuklama (yuqori o'tkazish qobiliyati, lekin kremniy asosidagi modulyator bilan mos kelmaydi) va substratni bo'shatishga asoslangan kremniy asosidagi moslikni o'z ichiga olgan yaxshilanishlar bilan yuqori o'tkazish qobiliyatiga (>67 gigagerts) va yuqori tezlikdagi signal (masalan, 112 Gbit/s PAM4) uzatishga erishildi.
1.2 Katlanuvchi MZI modulyatori: Qurilma o'lchamini qisqartirish va QSFP-DD kabi ixcham modullarga moslashish uchun qurilma uzunligini ikki baravar qisqartirish va 60 gigagertsli o'tkazish qobiliyatiga erishish uchun polyarizatsiya ishlovi, o'zaro to'lqin yo'riqnomasi yoki teskari mikrostruktura elektrodlari qo'llaniladi.
1.3Yagona/Ikkita polyarizatsiya kogerent ortogonal (IQ) modulyatori: Uzatish tezligini oshirish uchun yuqori tartibli modulyatsiya formatidan foydalanadi. Sun Yat sen universitetidagi Cai tadqiqot guruhi 2020-yilda birinchi chipdagi bitta polyarizatsiyali IQ modulyatoriga erishdi. Kelajakda ishlab chiqilgan ikki tomonlama polyarizatsiyali IQ modulyatori yaxshiroq ishlashga ega va kvarts substratiga asoslangan versiya bitta to'lqin uzunligi uzatish tezligi bo'yicha 1,96 Tbit/s rekord o'rnatdi.
2. Rezonansli bo'shliq tipidagi yupqa plyonkali lityum niobat modulyatori
Ultra kichik va katta o'tkazish qobiliyati modulyatorlariga erishish uchun turli xil rezonansli bo'shliq tuzilmalari mavjud:
2.1 Fotonik kristall (PC) va mikro halqa modulyatori: Linning Rochester universitetidagi tadqiqot guruhi birinchi yuqori samarali fotonik kristall modulyatorini ishlab chiqdi. Bundan tashqari, kremniy lityum niobatining heterojen integratsiyasi va bir hil integratsiyasiga asoslangan mikro halqa modulyatorlari ham taklif qilingan bo'lib, ular bir necha gigagertsli o'tkazish qobiliyatiga erishdi.
2.2Bragg panjarasi rezonansli bo'shliq modulyatori: Fabry Perot (FP) bo'shlig'i, to'lqin yo'naltiruvchi Bragg panjarasi (WBG) va sekin yorug'lik (SL) modulyatorini o'z ichiga oladi. Ushbu tuzilmalar o'lcham, jarayon tolerantliklari va ishlashni muvozanatlash uchun mo'ljallangan, masalan, 2 × 2 FP rezonansli bo'shliq modulyatori 110 gigagertsdan oshib ketadigan juda katta o'tkazish qobiliyatiga erishadi. Birlashtirilgan Bragg panjarasiga asoslangan sekin yorug'lik modulyatori ishchi o'tkazish qobiliyati diapazonini kengaytiradi.
3. Geterogen integratsiyalashgan yupqa plyonkali lityum niobat modulyatori
Kremniy asosidagi platformalarda CMOS texnologiyasining mosligini lityum niobatning ajoyib modulyatsiya ko'rsatkichlari bilan birlashtirish uchun uchta asosiy integratsiya usuli mavjud:
3.1 Bog'lanish turi heterojen integratsiya: Benzosiklobuten (BCB) yoki kremniy dioksidi bilan to'g'ridan-to'g'ri bog'lanish orqali yupqa plyonkali lityum niobati kremniy yoki kremniy nitrid platformasiga o'tkaziladi, bu esa gofret darajasiga, yuqori harorat barqaror integratsiyasiga erishadi. Modulyator yuqori o'tkazish qobiliyatiga (>70 gigagertsli, hatto 110 gigagertsli chastotadan ham yuqori) va yuqori tezlikdagi signal uzatish qobiliyatiga ega.
3.2 Cho'kma to'lqin yo'nalishi materiali heterojen integratsiya: yuk to'lqin yo'nalishi sifatida yupqa plyonkali lityum niobatga kremniy yoki kremniy nitridini cho'ktirish ham samarali elektro-optik modulyatsiyaga erishadi.
3.3 Mikrotransferli bosib chiqarish (μ TP) heterojen integratsiyasi: Bu keng ko'lamli ishlab chiqarishda qo'llanilishi kutilgan texnologiya bo'lib, u murakkab qayta ishlashdan qochib, yuqori aniqlikdagi uskunalar orqali oldindan tayyorlangan funktsional qurilmalarni maqsadli chiplarga o'tkazadi. U kremniy nitridi va kremniy asosidagi platformalarda muvaffaqiyatli qo'llanildi va o'nlab gigagertsli o'tkazish qobiliyatiga erishildi.
Xulosa qilib aytganda, ushbu maqola yupqa plyonkali lityum niobat platformalariga asoslangan elektro-optik modulyatorlarning texnologik yo'l xaritasini tizimli ravishda bayon qiladi, jumladan, yuqori samarali va katta o'tkazuvchanlikdagi rezonanssiz bo'shliq tuzilmalarini izlash, miniatyuralangan rezonansli bo'shliq tuzilmalarini o'rganish va yetuk kremniy asosidagi fotonik platformalar bilan integratsiyalashish. Unda yupqa plyonkali lityum niobat modulyatorlarining an'anaviy modulyatorlarning ishlashdagi to'siqlarini yengib o'tish va yuqori tezlikdagi optik aloqaga erishishdagi ulkan salohiyati va uzluksiz rivojlanishi namoyish etiladi.
Nashr vaqti: 2026-yil 31-mart